SOI热光调制器

设计和制作了多模干涉马赫曾德型热光调制器.通过合理选择SOI光波导的埋层和包层的厚度,使制作出的调制器有良好的综合性能.调制器调制深度为91% ,功耗为0 .35 W,调制速度约为2 7μs.减小多模干涉耦合器的设计误差和提高刻蚀均匀性可以改善调制器的性能     

一种新型2×2 SOI热光开关

设计并制作了一种新型的SOI 2×2马赫-曾德(MZ)热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的配对多模干涉耦合器,同时,为了保证单模传输和调制,在连接波导和调制臂区域采用了浅刻蚀结构.深刻蚀结构增强了多模干涉耦合器对光场的限制,有利于自映像质量的提高,从而减少了自映像损耗和不均衡度,同时也提高了制作容差.基于强限制配对干涉耦合器的新型热光开关,其插入损耗为-11.0 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗-4.3 dB,上升和下降开关时间分别为3.5μs和8.8μs.     

紧缩型SOI多模干涉光开关的设计

提出了一种新的紧缩型SOI多模干涉(MMI)光开关。开关由单模输入输出波导和MMI耦合器组成。通过在多模波导区域引入调制区,利用Si的等离子色散效应(PDE)改变调制区的折射率来实现开关动作。用FD-BPM方法对开关的工作原理和性能进行了模拟与分析。结果表明,光开关良好的综合性能,而整个开关的长度只有7mm。     

快速响应SOI马赫曾德热光调制器

给出了Y分支MZI热光调制器的模型,实验研制了基于SOI(silicon-on-insulator)的MZI热光调制器,调制器的消光比为-16.5dB,开关的上升时间为10μs,下降时间为20μs,相应的功耗为0.39W.     

快速响应SOI马赫曾德热光调制器

给出了Y分支MZI热光调制器的模型,实验研制了基于SOI(silicon-on-insulator)的MZI热光调制器,调制器的消光比为-16.5dB,开关的上升时间为10μs,下降时间为20μs,相应的功耗为0.39W.     

4×4区域调制多模干涉耦合器SOI光波导开关的设计

根据区域调制多模干涉耦合器光开关的工作原理,以2×2区域调制多模干涉光开关为基础,采用级联的方式设计了4×4区域调制多模干涉SOI光波导开关.用有限差分二维BPM方法模拟了器件在不同工作状态下的光场传输情况.器件工作波长为1.55μm,在不计耦合损耗时器件的平均插入损耗小于2.0dB/cm.     

一种紧缩型的SOI 3-dB多模干涉耦合器

采用线锥形结构,在silicon-on-insulator (SOI)材料上设计并实现了一种新的紧缩型3-dB多模干涉耦合器(MMI).与普通的矩形结构3-dB MMI耦合器相比,该器件长度减少了40%.耦合器输出均衡度为1.3dB,过剩损耗为2.5dB.     

一种新型2×2 S0I热光开关

设计并制作了一种新型的SOI 2×2马赫一曾德（MZ）热光开关。这种光开关采用了深刻蚀结构的配对多模干涉耦合器，同时，为了保证单模传输和调制，在连接波导和调制臂区域采用了浅刻蚀结构。深刻蚀结构增强了多模干涉耦合器对光场的限制，有利于自映像质量的提高，从而减少了自映像损耗和不均衡度，同时也提高了制作容差。基于强限制配对干涉耦合器的新型热光开关，其插入损耗为-11．0dB，其中包括光纤波导耦合损耗4．3dB，上升和下降开关时间分别为3．5μs和8．8μs。     

一种紧缩型的SOI3- d B多模干涉耦合器

采用线锥形结构 ,在 silicon- on- insulator(SOI)材料上设计并实现了一种新的紧缩型 3- d B多模干涉耦合器(MMI) .与普通的矩形结构 3- d B MMI耦合器相比 ,该器件长度减少了 4 0 % .耦合器输出均衡度为 1.3d B,过剩损耗为 2 .5 d B.     

超紧凑型SOI基3×3MMI波导光开关的优化设计

提出一种基于SOI材料的超紧凑型3×3 MMI波导光开关,开关仅有一个多模波导,且多模波导采用更为紧凑的双曲结构.用FD-BPM方法对其各个状态进行了模拟和分析,并对器件的结构参数进行了优化设计.结果表明,这种光开关可以成功实现任意两输入和输出通道间的开关功能,优化后的开关呈现优良的综合性能,且整个器件的尺寸小于4mm.     

高可靠性16×16 SOI热光开关阵列

在分析加热器对热光开关阵列可靠性影响的基础上,提出了一种新的热光开关阵列控制和驱动电路.分析表明,在假设加热器失效率为5%的情况下,新控制和驱动电路可以使16×16 SOI热光开关阵列的可靠性从34.99%提高到92.30%.同时,采用引入控制信号预处理模式,使封装后的热光开关阵列控制端口数从34个减少到10个.在采用新的控制和驱动电路基础上,研制出高可靠性的16X16 SOI热光开关阵列.     

高可靠性16×16 SOI热光开关阵列

在分析加热器对热光开关阵列可靠性影响的基础上,提出了一种新的热光开关阵列控制和驱动电路.分析表明,在假设加热器失效率为5%的情况下,新控制和驱动电路可以使16×16 SOI热光开关阵列的可靠性从34.99%提高到92.30%.同时,采用引入控制信号预处理模式,使封装后的热光开关阵列控制端口数从34个减少到10个.在采用新的控制和驱动电路基础上,研制出高可靠性的16X16 SOI热光开关阵列.     

基于SOI的SOH电光调制器设计

设计了一种基于绝缘层上硅(SOI)的推挽式硅-有机物混合(SOH)马赫-曾德干涉型(MZI)电光调制器.利用薄膜模式匹配法对槽波导(slot)的光场分布进行了仿真分析,优化后得到了限制因子为0.32的slot波导结构.采用推挽式马赫-曾德干涉仪结构,并在相移臂嵌入LX M1非线性有机材料,得到半波电压-长度积Vπ·L为0.885 V·mm、电学响应带宽fRc可达123.2GHz、开关速度为8.11 ps的SOH调制器结构.利用基于本征有限元法求解麦克斯韦方程,对共平面波导电极系统进行了计算仿真,获得了特性阻抗接近50 Ω、高频速率匹配的电极结构.     

Monolithic Integration of a Multiplexer/Demultiplexer With a Thermo-Optic VOA Array on an SOI Platform

In this letter, a nine-channel 100-GHz arrayed waveguide grating multiplexer/demultiplexer is monolithically integrated with a Mach–Zehnder interferometer thermo-optic variable optical attenuators (VOAs) arrayed on a silicon-on-insulator platform. The on-chip transmission loss is $sim$6 dB and the crosstalk is less than $-$25 dB for the transverse-electric mode. The maximum modulation depths of different thermo-optic VOAs are similar, $sim$ 15 dB with 2.7-V bias. The frequency response of our device is fast ($geq$ 100 kHz) for thermo-optic effect devices. The maximum power consumption of a single VOA is less than 35 mW.      

聚合物绝热分叉型数字热光开关

利用有机聚合物材料的电光效应和热光效应研究并制作2×2绝热分叉波导数字型光开关,采用光纤直接耦合方法测量了器件在1.31μm红外光通信波段的数字开关特性.     

聚合物绝热分叉型数字热光开关

利用有机聚合物材料的电光效应和热光效应研究并制作2×2绝热分叉波导数字型光开关,采用光纤直接耦合方法测量了器件在1.31μm红外光通信波段的数字开关特性.     

SOI热光开关调制区结构与速度和功耗关系的有限元法分析

利用有限元法分析了调制区内二维温度场的静态和动态分布.结果表明,上包层SiO2厚度的减小,有利于开关速度的提高和功耗的减小.增加埋层SiO2的厚度或引入绝缘槽,能有效降低器件功耗,但开关时间随之增加.电极的尺寸对开关性能影响较小.如果采用全体硅材料制作光开关,开关速度能达到5μs,但功耗将增至0.92W.     

SOI热光开关调制区结构与速度和功耗关系的有限元法分析

利用有限元法分析了调制区内二维温度场的静态和动态分布.结果表明,上包层Si O2 厚度的减小,有利于开关速度的提高和功耗的减小.增加埋层Si O2 的厚度或引入绝缘槽,能有效降低器件功耗,但开关时间随之增加.电极的尺寸对开关性能影响较小.如果采用全体硅材料制作光开关,开关速度能达到5 μs,但功耗将增至0 .92 W.